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EP0533620B1 - Abstützung des Kastens eines Schienenfahrzeugs auf einem Drehgestell - Google Patents

Abstützung des Kastens eines Schienenfahrzeugs auf einem Drehgestell Download PDF

Info

Publication number
EP0533620B1
EP0533620B1 EP92810656A EP92810656A EP0533620B1 EP 0533620 B1 EP0533620 B1 EP 0533620B1 EP 92810656 A EP92810656 A EP 92810656A EP 92810656 A EP92810656 A EP 92810656A EP 0533620 B1 EP0533620 B1 EP 0533620B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vehicle
spring
suspension
bogie
spring element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP92810656A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0533620A1 (de
Inventor
Alberto Cortesi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik AG (SLM)
Original Assignee
Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik AG (SLM)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik AG (SLM) filed Critical Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik AG (SLM)
Publication of EP0533620A1 publication Critical patent/EP0533620A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0533620B1 publication Critical patent/EP0533620B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/14—Side bearings
    • B61F5/148—Side bearings between bolsterless bogies and underframes

Definitions

  • the invention relates to a support Rail vehicle on a bogie according to the Preamble of claim 1.
  • Such a box support is from the EP-A-0 271 690 known.
  • the through the vertical Prestressing forces of the loaded spring elements rail-like support pieces allow relatively strong Inclinations of the spring plate in relation to the neighboring one Vehicle part - body or bogie - in the vehicle's longitudinal direction, and correspondingly lower inclinations of the Spring plates in the transverse direction of the vehicle.
  • the Turning movements of the bogie relative to the box the support devices both in the longitudinal direction and deflected in the transverse direction.
  • the relationship between in the vehicle longitudinal direction and in the vehicle transverse direction effective, different horizontal spring constants each of the props by the ratio between the latitude and longitude of the associated Influenced support piece.
  • the torsional stiffness (longitudinal stiffness) of the known support can be achieved without significantly influencing the transverse stiffness and the vertical stiffness within optimize a relatively wide range.
  • the known box support is less suitable for a traction vehicle which is designed for driving around bends at a speed which has been substantially increased compared to previously and thus for a correspondingly increased, for example by a factor of 2 to 3, free transverse acceleration of the vehicle body, since the respectively occurring ones
  • Large transverse deflections of the vehicle body with respect to the bogie cannot be limited to an allowable dimension by the spring elements which are relatively soft in the transverse direction.
  • a box support known from FR-A-2 241 437 another type contains a soft spring element in the form a lying, thick-walled rubber tube, which has a longitudinal axial bore and which is fixed between parallel plates.
  • On the top plate is a friction pad for that on it slidably supported part of the rail vehicle attached.
  • the plates are through a rubber tube penetrating vertical socket arrangement led to the Plates of a relative shift in parallel to keep each other and to prevent the Plates are brought out of parallelism.
  • the arrangement of the sockets is thus intended to be lateral Deflection of the spring element can be prevented.
  • the Spring element of this known support is for Transmission of those acting on the box Reset torques not suitable.
  • the invention has for its object a further developed, improved box support of the entrance to create mentioned type, which when driving straight ahead soft cross-adjustment of the suspension allowed and which when high lateral accelerations occur at faster Cornering a harder suspension in the transverse direction Vehicle body and a limitation of the lateral Deflection of the tiltable spring elements enables a value that corresponds to a predetermined, especially for compliance with the clearance profile limiting transverse deflection of the vehicle body opposite corresponds to the bogie.
  • the inventive design of the support achieves a progressive spring characteristic of the support devices in the transverse direction, with in a lower region of the transverse deflection, which corresponds approximately to a range of free transverse acceleration of 0.8 to 1.0 m / sec 2 , which is common in previous designs, essentially the transverse rigidity of the spring elements is effective, while with a further transverse deflection the stop parts arranged within the spring elements each interact with the corresponding guide part and the relatively high rigidity of the elongated support pieces in the transverse direction of the vehicle comes into effect, with corresponding restoring forces on the guide devices Vehicle body can be exercised.
  • the rail vehicle shown e.g. a locomotive for speeds of over 200 km / h when driving straight ahead, and designed for driving through curves with increased speed, contains a vehicle body 1 and two bogies 2, only one of which is shown is.
  • Each bogie 2 contains a bogie frame with side members 3, on which the box 1 via lateral Support devices 4 is supported.
  • the bogie frame is in a known manner via primary springs, not shown supported on the axles of two wheel sets 5 and via a device, not shown, for transmission the tensile and braking forces, e.g. an acquaintance Deep-drawing device, with the box 1 about a vertical axis Z rotatably connected.
  • the wheel sets 5 are on the bogie frame attached drive motors, not shown coupled.
  • Each of the support devices 4 contains two laterally deflectable Spring elements 6 and 6a, as shown in Form of ("Flexicoil” -) coil springs, which in the area the transverse center plane of the bogie 2 between two Spring plates 7 over the side member 3 or one of this inwardly projecting console 3a are arranged.
  • the inner spring elements 6a can also on the Longitudinal beam 3 connecting cross member may be arranged.
  • the Support devices 4 also each contain two pairs of elongated, as shown rail-like support pieces 8 Rubber or a similar rubber-like material, which each between the spring plate 7 and the neighboring Vehicle part - the box 1 or the bogie 2 - transverse are arranged and via which the spring plate 7th can be tilted in the vehicle longitudinal direction X and in the vehicle transverse direction Y are supported.
  • Corresponding support pieces 8 can also formed by sections arranged in a rail-like manner be.
  • the support pieces 8, each in the form of a plan view narrow rectangle can, as shown each with two on their upper and lower ones Support surface vulcanized or glued metallic Stiffening plates 10 may be provided.
  • each of the support devices 4 contains one within one of the spring elements 6 and 6a, as shown the outer spring element 6, arranged telescopic guide device 11, which one with the one spring plate 7 rigidly connected sleeve-like stop part 12 and an insertable in this, with the other spring plate 7 rigid connected, mandrel-like guide part 13 contains.
  • the Ends of the spring element 6 are through the stop part 12 and the guide part 13 centers which parts with each other opposite, tapered end sections 12a and 13a are executed, which are at half the height of the spring element 6 loaded by the box 1 overlap a middle height section V.
  • the spring element 6 surrounds the stop part 12 with a towards the end portion 12a increasing radial outer Game A, which corresponding relative movements of the Stop part 12 and the spring element 6, in particular those that occur when turning the bogie 2 S-shaped deformations of the spring element 6.
  • the end section 12a surrounds the end section 13a of the guide part 13 with a radial inner play B, which corresponding stop-free relative movements of these end sections 12a and 13a, in particular the transverse displacement of the box 1 with respect to the bogie 2 towards the outside of the curve when passing through curves, up to a predetermined maximum value of the lateral acceleration of, for example, 0.8 to 1 m / sec 2 .
  • a predetermined maximum value of the lateral acceleration of, for example, 0.8 to 1 m / sec 2 .
  • the transverse rigidity of the spring elements 6 and 6a and - in series with this - the supporting pieces 8 are essentially effective.
  • the ends of the spring elements 6a are each centered by an insert part 14 which is rigidly connected to the relevant spring plate 7.
  • the guide device 11 When the predetermined value of the transverse force is exceeded, for example when driving through curves at high speed, the guide device 11 becomes effective by the stop part 12 striking against the guide part 13, so that when the box 1 is further deflected exclusively the spring stiffness of the correspondingly wedge-shaped the outside of the curve converging, deformed, in the vehicle transverse direction Y relatively rigid support pieces 8 comes into effect.
  • the diagram shows the course of a through a solid line shown spring characteristic K of executed according to the invention in the manner described Support device 4 when loaded in the transverse direction of the vehicle Y, with over the transverse deflection s in the transverse direction Y effective restoring force F is applied.
  • the diagram also shows three spring characteristics shown in dashed lines K1, K2 and K3 of the two ends of the spring elements 6 and 6a assigned and with these in each case Series deflected support pieces 8, the characteristic K1 that caused by shear stress of a support piece 8 Part D1 corresponds to the transverse deflection.
  • the Characteristic curve D2 corresponds to the sum of the proportions D1 and D2 of the two support pieces 8, while the characteristic curve K3 Sum of the shear stiffness (parts D1 and D2) and the due to the wedge-shaped deformation of this in the transverse direction of the vehicle Y caused correspondingly rigid support pieces 8 Share E in the total transverse deflection of the support device 4 corresponds.
  • the total transverse deflection of the support device 4 thus consists of the individual parts D1, D2 and E and one determined by the inner play B. Share together which of the by the management facility 11 limited deflection of the spring elements 6 and 6a corresponds.
  • a progressive spring characteristic of the support device 4 in the transverse direction Y is achieved in this way, which, when driving straight ahead and when cornering slowly, up to a deflection S1 limited by the internal play B, is caused by the transverse rigidity of the spring elements 6, 6a and Carriers 8 certain, relatively soft suspension guaranteed.
  • a progressive spring characteristic in the transverse direction Y could also be carried out with a design with elastic Cross stops between box 1 and the bogie 2, e.g. through between those described above Stops 17 and 18 arranged, not shown Rubber buffers.
  • Such a facility would have the disadvantage, however, that especially when driving of tight bends, due to the turning movement of the bogie 2 around the vertical axis Z and by translatory Longitudinal movements of the bogie 2, e.g. under traction, very large relative movements in the vehicle longitudinal direction X result in the relevant cross stops 17 and 18. This can cause wear and fatigue problems occur on the rubber buffers and unwanted, the turning and Longitudinal movements of the bogie 2 inhibiting Frictional forces arise.
  • each within the spring element 6 arranged sleeve-like stop part 12 - or the guide part 11 - made of a hard, wear-resistant material be carried out because the elasticity of the support devices 4 in the transverse direction Y not through the stops itself, but through those assigned to the spring ends Carrier pieces 8 is achieved.
  • the support devices 4 can be shown in FIG a relatively high installation position so that the overlap area which arises in the height section V. the stop part 12 and the guide part 13 approximately is at the level of the center of gravity of box 1. Corresponding can box 1 roll around its Longitudinal axis kept small and without additional roll support can be taken up by the support means 4.
  • the stop parts 12 can, as shown, each with a support section delimiting the overlap area in Form of an intermediate wall 15, which when Exceeding a predetermined maximum overlap, for example, if one of the spring elements 6, 6a breaks, a touchdown of the stop part 12 on the guide part 13.
  • a modified embodiment of the invention can have at least one of the interacting end parts each guide device 11, as shown in FIG. 5, the end section 13a, contain a movably arranged contact piece, which in the example shown consists of a ring a wear-resistant material is formed on an annular intermediate piece attached to the guide part 13 22 made of rubber or a corresponding material is stored. Accordingly, a resilient stop achieved between the guide member 13 and the stop member 12. It goes without saying that the stop part 12 also a corresponding, spring-mounted contact piece can be.
  • the Stop part 12 and the guide part 13, as in FIG. 6 shown, with circular cylindrical end portions 12a and 13a executed which in their the straight-ahead driving of the vehicle corresponding basic positions with a radial Game B are arranged to each other in the vehicle transverse direction Y and longitudinal direction X equally large non-stop Relative movements of the two parts allows.
  • the end section 12a can also be designed a slot-shaped recess 24, which the other end portion 13a in the vehicle transverse direction Y each with the predetermined game B and in the longitudinal direction X each with a bigger game surrounding B1, which accordingly Larger relative movements of the stop part 12 and Guide part 13 in the longitudinal direction X, and thus also in tight bends without bumps, from limiting the lateral deflections independent turning movements of the bogie 2 compared to box 1.
  • a corresponding one Recess 24 in the stop part 12a in the transverse direction Y by two concentric around a radius R1 or R2 to the vertical axis Z of the bogie 2 curved side surfaces 24a and 24b may be limited, which backdrop-like Form guideways for the end section 13a and thus also with strong boring movements of the bogie 2 a largely shock-free, low-wear guidance of the Allow guide part 13.
  • the end part 13a of the guide part can also 13 with an oval cross section and in the circular cylindrical end part 12a of the stop part 12 arranged in the transverse direction Y extending longitudinal axis be. Accordingly, this version is also in Longitudinal direction X effective play B1 between the stop part 12 and the guide part 13 larger than that in the transverse direction Y effective game B.
  • the support pieces 8 can in any way, such as by means of screws not shown or, as indicated in Fig. 3, by on the neighboring vehicle part - the box 1 or the bogie 2 - provided stops 16 held be. According to a modified embodiment, not shown can also support devices by two on both sides of the transverse center plane of the bogie 2 arranged spring elements 6, 6a are formed, which, such as from the above-mentioned CH-PS 672 100 known, with inclined with respect to the transverse central plane, arranged against the vertical axis Z longitudinal axes could be.
  • the spring elements 6th and 6a of the support devices 4 each with a single one Support piece 8 be provided and with this turned away End over the connected to the guide device 11
  • Spring plate 7 on the box 1 or on the bogie 2 immediately be supported.
  • Execution is also possible, in which the one ends of the spring elements directly on relevant vehicle part - box 1 or bogie 2 - are supported, on which the associated parts 12 and 13th the guide devices 11 are attached.
  • Furthermore are also designs with only one spring element or with several, e.g. three, spring elements per support device possible.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Springs (AREA)
  • Railway Tracks (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Abstützung eines Schienenfahrzeuges auf einem Drehgestell entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Kastenabstützung ist aus der EP-A-0 271 690 bekannt. Die durch die vertikalen Stützkräfte der belasteten Federelemente vorgespannten schienenartigen Tragstücke gestatten je relativ starke Neigungen des Federtellers gegenüber dem benachbarten Fahrzeugteil - Kasten bzw. Drehgestell - in Fahrzeug-Längsrichtung, und entsprechend geringere Neigungen des Federtellers in Fahrzeug-Querrichtung. Beim Durchfahren von Kurven werden durch die Ausdrehbewegungen des Drehgestells gegenüber dem Kasten die Stützeinrichtungen je sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung ausgelenkt. Dabei ist das Verhältnis zwischen den in Fahrzeug-Längsrichtung und in Fahrzeug-Querrichtung wirksamen, unterschiedlichen horizontalen Federkonstanten jeder der Stützeinrichtungen durch das Verhältnis zwischen der Breite und der Länge des zugehörigen Tragstücks beeinflussbar. Durch die bei der bekannten Abstützung verwendeten Tragstücke von in der Draufsicht schmaler Rechteckform können somit die durch die Verformung der Tragstücke ausgeübten, den Neigungen der Federteller in Fahrzeug-Querrichtung entgegenwirkenden Rückstellmomente um ein Mehrfaches grösser sein als die entsprechenden, den Neigungen der Federteller in Fahrzeug-Längsrichtung entgegenwirkenden Rückstellmomente.
Für Schienenfahrzeuge bisheriger Ausführung, bei denen beim Durchfahren von Kurven Querbeschleunigungen des Fahrzeugkastens von z.B. bis 0,8 m/sec2 in der Gleisebene üblich sind, lässt sich die Ausdrehsteifigkeit (Längssteifigkeit) der bekannten Abstützung ohne nennenswerte Beeinflussung der Quersteifigkeit und der vertikalen Steifigkeit innerhalb eines relativ weiten Bereichs optimieren. Die bekannte Kastenabstützung ist jedoch weniger geeignet für ein Triebfahrzeug, welches zum Befahren von Kurven mit einer gegenüber bisher wesentlich erhöhten Geschwindigkeit und damit für eine entsprechend, z.B. etwa um einen Faktor 2 bis 3, erhöhte freie Querbeschleunigung des Fahrzeugkastens ausgelegt ist, da die jeweils auftretenden grossen Querauslenkungen des Fahrzeugkastens gegenüber dem Drehgestell durch die in Querrichtung relativ weichen Federelemente nicht auf ein zulässiges Mass begrenzt werden können.
Eine aus der FR-A-2 241 437 bekannte Kastenabstützung anderer Art enthält ein weiches Federelement in Form einer liegend angeordneten, dickwandigen Kautschukröhre, welche eine längsgerichtete axiale Bohrung aufweist und welche zwischen parallelen Platten befestigt ist. Auf der oberen Platte ist eine Reibungsauflage für den darauf verschiebbar abgestützten Teil des Schienenfahrzeugs befestigt. Die Platten sind durch eine die Kautschukröhre durchsetzende vertikale Buchsenanordnung geführt, um die Platten von einer relativen Verschiebung parallel zueinander abzuhalten und um zu verhindern, dass die Platten aus ihrer Parallelität herausgebracht werden. Durch die Buchsenanordnung soll somit eine seitliche Auslenkung des Federelementes verhindert werden. Das Federelement dieser bekannten Abstützung ist zur Uebertragung von auf den Kasten wirkenden Rückstellmomenten nicht geeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weiter entwickelte, verbesserte Kastenabstützung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei Geradeausfahrt eine weiche Querabstimmung der Federung gestattet und welche beim Auftreten hoher Querbeschleunigungen bei schneller Kurvenfahrt eine in Querrichtung härtere Federung des Fahrzeugkastens sowie eine Begrenzung der seitlichen Auslenkung der neigbar abgestützten Federelemente auf einen Wert ermöglicht, der einer vorbestimmten, insbesondere für die Einhaltung des Lichtraumprofils zu begrenzenden Querauslenkung des Fahrzeugkastens gegenüber dem Drehgestell entspricht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Durch die erfindungsgemässe Ausbildung der Abstützung wird eine progressive Federcharakteristik der Stützeinrichtungen in Querrichtung erzielt, wobei in einem unteren Bereich der Querauslenkung, welcher etwa einem bei bisherigen Ausführungen üblichen Bereich der freien Querbeschleunigung von z.B. 0,8 bis 1,0 m/sec2 entspricht, im wesentlichen die Quersteifigkeit der Federelemente wirksam ist, während bei einer weiteren Querauslenkung die innerhalb der Federelemente angeordneten Anschlagteile je mit dem entsprechenden Führungsteil zusammenwirken und die relativ hohe Steifigkeit der länglichen Tragstücke in Fahrzeug-Querrichtung zur Wirkung kommt, wobei über die Führungseinrichtungen entsprechende Rückstellkräfte auf den Fahrzeugkasten ausgeübt werden. Dadurch wird erreicht, dass die bei Kurvenfahrt auftretenden seitlichen Ausschläge des Fahrzeugkastens auch unter extremen Betriebsbedingungen, etwa bei gleichzeitiger Einwirkung von Gleislagefehlern, innerhalb eines vorbestimmten, durch Anschläge am Fahrzeugkasten und am Drehgestell begrenzten Bereichs durch die Stützeinrichtungen elastisch aufgenommen werden.
In den abhängigen Patentansprüchen sind Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes angegeben.
Durch die Ausführung nach Anspruch 2 wird eine in Fahrzeug-Längsrichtung weiche Abstützung erzielt, die eine im wesentlichen reaktions- und verschleissfreie Ausdrehung des Drehgestells gegenüber dem Kasten zulässt und die eine zwangläufige Koppelung der Federelemente der jeweiligen Stützeinrichtung und damit eine gleichmässige Verteilung der Stützkräfte ermöglicht.
Durch die Ausführung nach Anspruch 3 können Wankbewegungen des Kastens um seine Längsachse klein gehalten und ohne zusätzliche Wankstütze von den Stützeinrichtungen übernommen werden, so dass auch bei Kurvenfahrt mit höherer als bisher üblicher Geschwindigkeit, z.B. mit über 100 km/h in einer Kurve mit einem Radius R = 300 m, der Kasten sicher innerhalb des Lichtraumprofils gehalten wird und der Stromabnehmer im Bereich des Fahrdrahts verbleibt.
Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen nach der Erfindung, in Verbindung mit den Patentansprüchen. Es zeigen:
Fig. 1
ein mit einer erfindungsgemässen Abstützung versehenes Schienenfahrzeug in einer Teilansicht mit Teilschnitt;
Fig. 2
das Schienenfahrzeug im Horizontalschnitt II-II aus der Fig. 1;
Fig. 3
eine Einzelheit der Abstützung in einem Teilquerschnitt entsprechend der Linie III-III in Fig. 1;
Fig. 4
ein Diagramm mit einer Federkennlinie;
Fig. 5
eine Einzelheit einer Abstützung nach einer abgewandelten Ausführungsform, in einem der Fig. 3 entsprechenden Teilquerschnitt;
Fig. 6
den Horizontalschnitt VI-VI aus der Fig. 5;
Fig. 6a, 6b, 6c
entsprechende Horizontalschnitte von weiteren Abstützungen, je in einer anderen Ausführungsform.
Das dargestellte Schienenfahrzeug, z.B. eine Lokomotive für Fahrgeschwindigkeiten von über 200 km/h bei Geradeausfahrt, und ausgelegt für das Durchfahren von Kurven mit erhöhter Geschwindigkeit, enthält einen Fahrzeugkasten 1 und zwei Drehgestelle 2, von denen nur eines dargestellt ist. Jedes Drehgestell 2 enthält einen Drehgestellrahmen mit Längsträgern 3, auf denen der Kasten 1 über seitliche Stützeinrichtungen 4 abgestützt ist. Der Drehgestellrahmen ist in bekannter Weise über nicht dargestellte Primärfedern auf den Achsen zweier Radsätze 5 abgestützt und über eine nicht dargestellte Einrichtung zur Uebertragung der Zug- und Bremskräfte, z.B. eine bekannte Tiefzugvorrichtung, mit dem Kasten 1 um eine Hochachse Z drehbar verbunden. Die Radsätze 5 sind mit am Drehgestellrahmen befestigten, nicht dargestellten Antriebsmotoren gekuppelt.
Jede der Stützeinrichtungen 4 enthält zwei seitlich auslenkbare Federelemente 6 und 6a, darstellungsgemäss in Form von ("Flexicoil"-)Schraubenfedern, welche im Bereich der Quermittelebene des Drehgestells 2 zwischen zwei Federtellern 7 über dem Längsträger 3 bzw. einer von diesem nach innen abstehenden Konsole 3a angeordnet sind. Die inneren Federelemente 6a können auch an einem die Längsträger 3 verbindenden Querträger angeordnet sein. Die Stützeinrichtungen 4 enthalten ferner je zwei Paar längliche, darstellungsgemäss schienenartige Tragstücke 8 aus Gummi oder einem entsprechenden gummiartigen Material, welche je zwischen dem Federteller 7 und dem benachbarten Fahrzeugteil - dem Kasten 1 bzw. dem Drehgestell 2 - querliegend angeordnet sind und über welche die Federteller 7 in Fahrzeug-Längsrichtung X und in Fahrzeug-Querrichtung Y neigbar abgestützt sind. Entsprechende Tragstücke 8 können auch durch schienenartig angeordnete Teilstücke gebildet sein. Die Tragstücke 8, die je in Form eines in der Draufsicht schmalen Rechtecks ausgeführt sind, können darstellungsgemäss je mit zwei an ihrer oberen und ihrer unteren Stützfläche anvulkanisierten oder angeklebten metallischen Versteifungsplatten 10 versehen sein.
Mindestens eine, darstellungsgemäss jede der Stützeinrichtungen 4 enthält eine innerhalb eines der Federelemente 6 und 6a, darstellungsgemäss des äusseren Federelementes 6, angeordnete teleskopartige Führungseinrichtung 11, welche einen mit dem einen Federteller 7 biegesteif verbundenen hülsenartigen Anschlagteil 12 und einen in diesen einführbaren, mit dem anderen Federteller 7 biegesteif verbundenen, dornartigen Führungsteil 13 enthält. Die Enden des Federelementes 6 sind durch den Anschlagteil 12 und den Führungsteil 13 zentriert, welche Teile mit einander entgegengerichteten, sich verjüngenden Endpartien 12a bzw. 13a ausgeführt sind, die sich auf der halben Höhe des durch den Kasten 1 belasteten Federelementes 6 in einem mittleren Höhenabschnitt V überlappen. Entsprechend umgibt das Federelement 6 den Anschlagteil 12 mit einem gegen dessen Endpartie 12a hin zunehmenden radialen äusseren Spiel A, welches entsprechende Relativbewegungen des Anschlagteils 12 und des Federelementes 6, insbesondere die beim Ausdrehen des Drehgestells 2 auftretenden S-förmigen Verformungen des Federelementes 6, zulässt.
Die Endpartie 12a umgibt die Endpartie 13a des Führungsteils 13 mit einem radialen inneren Spiel B, welches entsprechende anschlagfreie Relativbewegungen dieser Endpartien 12a und 13a, insbesondere die beim Durchfahren von Kurven auftretende Querverschiebung des Kastens 1 gegenüber dem Drehgestell 2 nach der Aussenseite der Kurve, bis zu einem vorbestimmten Maximalwert der Querbeschleunigung von z.B. 0,8 bis 1 m/sec2 zulässt. Innerhalb dieses vorbestimmten Bereichs der Querbeschleunigung ist im wesentlichen die Quersteifigkeit der Federelemente 6 und 6a sowie - in Serie dazu - der Tragstücke 8 wirksam. Die Enden der Federelemente 6a sind je durch einen mit dem betreffenden Federteller 7 biegesteif verbundenen Einsatzteil 14 zentriert. Beim Ueberschreiten des vorbestimmten Wertes der Querkraft, etwa beim Durchfahren von Kurven mit grosser Geschwindigkeit, wird die Führungseinrichtung 11 wirksam, indem der Anschlagteil 12 an den Führungsteil 13 anschlägt, so dass bei weiterer Querauslenkung des Kastens 1 ausschliesslich die Federsteifigkeit der dabei entsprechend keilförmig, nach der Aussenseite der Kurve hin konvergierend, verformten, in Fahrzeug-Querrichtung Y relativ steifen Tragstücke 8 zur Wirkung kommt.
Das Diagramm nach Fig. 4 zeigt den Verlauf einer durch eine durchgehende Linie dargestellten Federkennlinie K der in beschriebener Weise ausgeführten, erfindungsgemässen Stützeinrichtung 4 bei deren Belastung in Fahrzeug-Querrichtung Y, wobei über der Querauslenkung s die in Querrichtung Y wirksame Rückstellkraft F aufgetragen ist. Das Diagramm zeigt ferner drei gestrichelt dargestellte Federkennlinien K1, K2 und K3 der den beiden Enden der Federelemente 6 und 6a zugeordneten und mit diesen jeweils in Serie ausgelenkten Tragstücke 8, wobei die Kennlinie K1 dem durch Schubbeanspruchung eines Tragstücks 8 verursachten Anteil D1 an der Querauslenkung entspricht. Die Kennlinie D2 entspricht der Summe der Anteile D1 und D2 der beiden Tragstücke 8, während die Kennlinie K3 der Summe der Schubsteifigkeiten (Anteile D1 und D2) und dem durch die keilförmige Verformung dieser in Fahrzeug-Querrichtung Y entsprechend steifen Tragstücke 8 verursachten Anteil E an der gesamten Querauslenkung der Stützeinrichtung 4 entspricht. Die gesamte Querauslenkung der Stützeinrichtung 4 setzt sich somit aus den einzelnen Anteilen D1, D2 und E sowie einem durch das innere Spiel B bestimmten Anteil zusammen, welcher der durch die Führungseinrichtung 11 begrenzten Auslenkung der Federelemente 6 und 6a entspricht.
Wie aus dem Diagramm hervorgeht, wird auf diese Weise eine progressive Federcharakteristik der Stützeinrichtung 4 in Querrichtung Y erzielt, welche bei Geradeausfahrt und bei langsamer Kurvenfahrt bis zu einer durch das innere Spiel B begrenzten Auslenkung S1 eine durch die Quersteifigkeit der Federelemente 6, 6a und der Tragstücke 8 bestimmte, relativ weiche Federung gewährleistet. Bei schneller Kurvenfahrt, wenn die Anschlagteile 12 mit den Führungsteilen 13 zusammentreffen, wird eine ausschliesslich durch die Quersteifigkeit der Tragstücke 8 bestimmte, entsprechend härtere Federung des Kastens 1 in Querrichtung Y erzielt, so dass auch bei einer hohen Querbeschleunigung von z.B. 1,8 m/sec2 die Querauslenkung des Kastens 1 gegenüber dem Drehgestell 2 innerhalb eines vorbestimmten Auslenkbereichs C gehalten wird, wobei die maximale Querauslenkung S2 durch am Kasten 1 und am Drehgestell 2, darstellungsgemäss an dessen Längsträger 3, vorgesehene Anschläge 17 bzw. 18 begrenzt sein kann.
Eine progressive Federcharakteristik in Querrichtung Y könnte auch durch eine Ausführung mit elastisch ausgebildeten Queranschlägen zwischen dem Kasten 1 und dem Drehgestell 2, z.B. durch zwischen den vorstehend beschriebenen Anschlägen 17 und 18 angeordnete, nicht dargestellte Gummipuffer, erzielt werden. Eine derartige Einrichtung hätte jedoch den Nachteil, dass, insbesondere beim Befahren von engen Kurven, durch die Ausdrehbewegung des Drehgestells 2 um die Hochachse Z sowie durch translatorische Längsbewegungen des Drehgestells 2, z.B. unter Zugkraft, sehr grosse Relativbewegungen in Fahrzeug-Längsrichtung X an den betreffenden Queranschlägen 17 und 18 resultieren. Dadurch können Verschleiss- und Dauerfestigkeitsprobleme an den Gummipuffern auftreten und unerwünschte, die Ausdreh-und Längsbewegungen des Drehgestells 2 hemmende Reibkräfte entstehen.
Durch die erfindungsgemäss ausgebildeten Stützeinrichtungen 4 werden diese Nachteile weitgehend vermieden. Inbesondere kann jeweils der innerhalb des Federelements 6 angeordnete hülsenartige Anschlagteil 12 - oder der Führungsteil 11 - aus einem harten, verschleissfesten Material ausgeführt sein, da die Elastizität der Stützeinrichtungen 4 in Querrichtung Y nicht durch die Anschläge selbst, sondern durch die den Federenden zugeordneten Tragstücke 8 erzielt wird.
Die Stützeinrichtungen 4 können darstellungsgemäss in einer relativ hohen Einbaulage angeordnet sein, so dass der im Höhenabschnitt V sich einstellende Ueberlappungsbereich des Anschlagteils 12 und des Führungsteils 13 etwa auf der Höhe des Schwerpunkts des Kastens 1 liegt. Entsprechend können Wankbewegungen des Kastens 1 um seine Längsachse klein gehalten und ohne zusätzliche Wankstütze durch die Stützeinrichtungen 4 aufgenommen werden.
Die Anschlagteile 12 können darstellungsgemäss je mit einer den Ueberlappungsbereich begrenzenden Stützpartie in Form einer Zwischenwand 15 ausgeführt sein, welche beim Ueberschreiten einer vorbestimmten maximalen Ueberlappung, etwa beim Bruch eines der Federelemente 6, 6a, ein Aufsetzen des Anschlagteils 12 auf den Führungsteil 13 ermöglicht.
Nach einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung kann mindestens eine der zusammenwirkenden Endpartien jeder Führungseinrichtung 11, gemäss Fig. 5 die Endpartie 13a, ein beweglich angeordnetes Kontaktstück enthalten, welches beim dargestellten Beispiel durch einen Ring aus einem verschleissfesten Material gebildet ist, der auf einem am Führungsteil 13 angebrachten ringförmigen Zwischenstück 22 aus Gummi oder einem entsprechenden Material gelagert ist. Entsprechend wird ein federnder Anschlag zwischen dem Führungsteil 13 und dem Anschlagteil 12 erzielt. Es versteht sich, dass auch der Anschlagteil 12 mit einem entsprechenden, federnd gelagerten Kontaktstück versehen sein kann.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungen sind der Anschlagteil 12 und der Führungsteil 13, wie in Fig. 6 dargestellt, mit kreiszylindrischen Endpartien 12a und 13a ausgeführt, welche in ihren der Geradeausfahrt des Fahrzeugs entsprechenden Grundstellungen mit einem radialen Spiel B zueinander angeordnet sind, das in Fahrzeug-Querrichtung Y und Längsrichtung X gleich grosse anschlagfreie Relativbewegungen der beiden Teile zulässt. Bei Abstützungen für Schienenfahrzeuge, die zum Befahren enger Kurven ausgelegt sind, kann gemäss Fig. 6a die Endpartie 12a mit einer langlochförmigen Aussparung 24 ausgeführt sein, welche die andere Endpartie 13a in Fahrzeug-Querrichtung Y je mit dem vorbestimmten Spiel B und in Längsrichtung X je mit einem grösseren Spiel B1 umgibt, welches entsprechend grössere Relativbewegungen des Anschlagteils 12 und des Führungsteils 13 in Längsrichtung X, und damit auch in engen Kurven anschlagfreie, von der Begrenzung der Querausschläge unabhängige Ausdrehbewegungen des Drehgestells 2 gegenüber dem Kasten 1 zulässt.
Entsprechend der Darstellung nach Fig. 6b kann eine entsprechende Aussparung 24 im Anschlagteil 12a in Querrichtung Y durch zwei je um einen Radius R1 bzw. R2 konzentrisch zur Hochachse Z des Drehgestells 2 gekrümmte Seitenflächen 24a und 24b begrenzt sein, welche kulissenartige Führungsbahnen für die Endpartie 13a bilden und damit auch bei starken Ausdrehbewegungen des Drehgestells 2 eine weitgehend stossfreie, verschleissarme Führung des Führungsteils 13 ermöglichen.
Es sind auch Ausführungen mit beliebig anderen geeigneten, nicht dargestellten Kulissenformen möglich, z.B. mit Führungsbahnen, welche bei kleiner werdendem Kurvenradius, d.h. bei grösser werdendem Ausdrehwinkel des Drehgestells 2 um seine Hochachse Z, den Führungsteil 13 mit einem bei zunehmendem Ausdrehwinkel entsprechend abnehmenden Spiel B umgeben, welches nur entsprechend reduzierte Querausschläge zulässt.
Gemäss Fig. 6c kann auch die Endpartie 13a des Führungsteils 13 mit einem ovalen Querschnitt ausgeführt und in der kreiszylindrischen Endpartie 12a des Anschlagteils 12 mit in Querrichtung Y verlaufender Längsachse angeordnet sein. Entsprechend ist auch bei dieser Ausführung das in Längsrichtung X wirksame Spiel B1 zwischen dem Anschlagteil 12 und dem Führungsteil 13 grösser als das in Querrichtung Y wirksame Spiel B.
Die Tragstücke 8 können in beliebiger Weise, etwa mittels nicht dargestellter Schrauben oder, wie in Fig. 3 angedeutet, durch am benachbarten Fahrzeugteil - dem Kasten 1 bzw. dem Drehgestell 2 - vorgesehene Anschläge 16 gehalten sein. Nach einer abgewandelten, nicht dargestellten Ausführungsform können entsprechende Stützeinrichtungen auch je durch zwei beidseits der Quermittelebene des Drehgestells 2 angeordnete Federelemente 6, 6a gebildet sein, welche, wie z.B. aus der eingangs genannten CH-PS 672 100 bekannt, mit bezüglich der Quermittelebene schräg gestellten, je gegen die Hochachse Z gerichteten Längsachsen angeordnet sein können.
Nach einer weiteren abgewandelten, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung können die Federelemente 6 und 6a der Stützeinrichtungen 4 auch je mit einem einzigen Tragstück 8 versehen sein und mit dem diesem abgekehrten Ende über den mit der Führungseinrichtung 11 verbundenen Federteller 7 am Kasten 1 oder am Drehgestell 2 unmittelbar abgestützt sein. Es ist auch eine Ausführung möglich, bei der die einen Enden der Federelemente unmittelbar am betreffenden Fahrzeugteil - Kasten 1 bzw. Drehgestell 2 - abgestützt sind, an dem die zugehörigen Teile 12 bzw. 13 der Führungseinrichtungen 11 befestigt sind. Ferner sind auch Ausführungen mit lediglich einem Federelement oder mit mehreren, z.B. drei, Federelementen pro Stützeinrichtung möglich.

Claims (5)

  1. Abstützung des Kastens (1) eines Schienenfahrzeuges auf einem Drehgestell (2), mit zwei je auf einer Seite des Drehgestells (2) angeordneten Stützeinrichtungen (4), welche je mindestens ein durch horizontale Relativbewegungen der Fahrzeugteile - Kasten (1) und Drehgestell (2) - seitlich auslenkbares, zur Uebertragung von auf den Kasten (1) wirkenden Rückstellmomenten geeignetes Federelement (6, 6a) und mindestens einen Federteller (7) sowie mindestens ein quer zur Fahrzeug-Längsrichtung (X) angeordnetes, schienenartiges Tragstück (8) aus einem gummielastischen Material enthalten, über welches sich der Federteller (7) gegen den benachbarten Fahrzeugteil (1 bzw. 2) in Fahrzeug-Längsrichtung (X) und in Fahrzeug-Querrichtung (Y) neigbar abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Stützeinrichtungen (4) eine innerhalb des Federelementes (6) angeordnete, mit dem neigbaren Federteller (7) biegesteif verbundene, teleskopartige Führungseinrichtung (11) enthält, welche einen am einen Fahrzeugteil (2) gehaltenen dornartigen Führungsteil (13) und einen am anderen Fahrzeugteil (1) gehaltenen hülsenartigen Anschlagteil (12) aufweist, dass der Anschlagteil (12) vom Federelement (6) mit einem äusseren Spiel (A) umgeben ist, welches den horizontalen Relativbewegungen der Fahrzeugteile (1 und 2) entsprechende, S-förmige Verformungen des Federelementes (6) zulässt, und dass der Anschlagteil (12) den dornartigen Führungsteil (13) mit einem inneren Spiel (B, B1) umgibt, welches den Relativbewegungen der Fahrzeugteile (1 und 2) entsprechende, anschlagfreie horizontale Relativbewegungen des Anschlagteils (12) und des Führungsteils (13) zulässt und welches diese Relativbewegungen zumindest in Fahrzeug-Querrichtung (Y) je auf ein vorbestimmtes Höchstmass begrenzt.
  2. Abstützung nach Anspruch 1, mit mindestens zwei nebeneinander angeordneten Federelementen (6 und 6a) pro Stützeinrichtung (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller (7) des einen Federelements (6) als über das benachbarte Federelement (6a) der jeweiligen Stützeinrichtung (4) sich erstreckender, biegesteifer Bauteil ausgebildet ist.
  3. Abstützung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagteil (12) und der Führungsteil (13) mit einander zugekehrten, das äussere Spiel (A) und das innere Spiel (B, B1) begrenzenden Endpartien (12a bzw. 13a) ausgeführt sind, die sich in einem mittleren Höhenabschnitt (V) des durch den Kasten (1) belasteten Federelementes (6) überlappen, welcher zumindest annähernd im Höhenbereich des Schwerpunktes des Kastens (1) liegt.
  4. Abstützung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagteil (12) mit einer beim Ueberschreiten eines vorbestimmten maximalen Ueberlappungsbereichs (V) mit dem Führungsteil (13) auf diesen aufsetzbaren Stützpartie (Zwischenwand 15) ausgeführt ist.
  5. Abstützung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Teile (Führungsteil 13) der Führungseinrichtung (11) mindestens ein zum Zusammenwirken mit dem anderen Teil (Anschlagteil 12) bestimmtes Kontaktstück (Ring 21) enthält, welches auf einem Zwischenstück (22) aus einem gummielastischen Material federnd gelagert ist.
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